Космичките растојанија тешко се мерат во обични метри и километри, па астрономите користат други физички единици во својата работа. Еден од нив се нарекува светлосна година.

Многу обожаватели на фантазијата се многу запознаени со овој концепт, бидејќи често се појавува во филмови и книги. Но, не секој знае што е светлосна година, а некои дури мислат дека е слично на вообичаеното годишно пресметување на времето.

Што е светлосна година?

Во реалноста, светлосна година не е единица време, како што може да се претпостави, туку единица должина што се користи во астрономијата. Се однесува на растојанието поминато со светлина за една година.

Обично се користи во учебниците за астрономија или популарна научна фантастика за да се одредат должините во Сончевиот систем. За попрецизни математички пресметки или мерење на растојанија во Универзумот, како основа се зема друга единица - .

Појавата на светлосната година во астрономијата беше поврзана со развојот на ѕвездените науки и потребата да се користат параметри споредливи со скалата на вселената. Концептот беше воведен неколку години по првото успешно мерење на растојанието од Сонцето до ѕвездата 61 Лебед во 1838 година.

Првично, светлосна година беше растојанието поминато со светлина во една тропска година, односно во временски период еднаков на целосниот циклус на годишните времиња. Сепак, од 1984 година, Јулијанската година (365,25 дена) почна да се користи како основа, како резултат на што мерењата станаа попрецизни.

Како се одредува брзината на светлината?

За да пресметаат светлосна година, истражувачите прво морале да ја одредат брзината на светлината. Астрономите некогаш верувале дека ширењето на зраците во вселената е моментално, но во 17 век овој заклучок почнал да се доведува во прашање.

Првите обиди да се направат пресметки ги направил Галилео Галилеј, кој решил да го пресмета времето кое и е потребно на светлината за патување 8 километри. Неговото истражување беше неуспешно. Џејмс Бредли успеал да ја пресмета приближната вредност во 1728 година, кој ја одредил брзината на 301 илјади km/s.

Која е брзината на светлината?

И покрај фактот дека Бредли направи прилично точни пресметки, тие беа во можност да ја одредат точната брзина дури во 20 век, користејќи модерни ласерски технологии. Напредната опрема овозможи да се направат пресметки поправени за индексот на прекршување на зраците, што резултираше со оваа вредност да биде 299.792,458 километри во секунда.

Астрономите работат со овие бројки до ден-денес. Последователно, едноставните пресметки помогнаа точно да се одреди времето што им е потребно на зраците да летаат околу орбитата на земјината топка без влијание на гравитационите полиња врз нив.

Иако брзината на светлината не е споредлива со земните растојанија, нејзината употреба во пресметките се објаснува со фактот дека луѓето се навикнати да размислуваат во „земни“ категории.

На што е еднаква светлосна година?

Ако се земе предвид дека светлосна секунда е еднаква на 299.792.458 метри, лесно е да се пресмета дека светлината поминува 17.987.547.480 метри за една минута. Како по правило, астрофизичарите ги користат овие податоци за мерење на растојанија во планетарните системи.

За проучување на небесните тела на скалата на Универзумот, многу е попогодно да се земе како основа светлосна година, што е еднакво на 9,460 трилиони километри или 0,306 парсеци. Набљудувањето на космичките тела е единствениот случај кога човек може да го види минатото со свои очи.

Потребни се многу години за светлината емитирана од далечна ѕвезда да стигне до Земјата. Поради оваа причина, кога ги набљудувате космичките објекти, ги гледате не онакви какви што се во моментот, туку како што биле во моментот на емисија на светлина.

Примери на растојанија во светлосни години

Благодарение на способноста да се пресмета брзината на движење на зраците, астрономите успеаја да го пресметаат растојанието во светлосни години до многу небесни тела. Така, растојанието од нашата планета до Месечината е 1,3 светлосни секунди, до Проксима Кентаури - 4,2 светлосни години, до маглината Андромеда - 2,5 милиони светлосни години.

Растојанието помеѓу Сонцето и центарот на нашата галаксија зема зраци приближно 26 илјади светлосни години, а помеѓу Сонцето и планетата Плутон - 5 светлосни часови.

На 22 февруари 2017 година, НАСА објави дека се пронајдени 7 егзопланети околу единствената ѕвезда TRAPPIST-1. Три од нив се во опсегот на растојанија од ѕвездата во кои планетата може да има течна вода, а водата е клучен услов за живот. Исто така, објавено е дека овој ѕвезден систем се наоѓа на оддалеченост од 40 светлосни години од Земјата.

Оваа порака предизвика голема врева во медиумите некои дури помислија дека човештвото е на чекор од изградба на нови населби во близина на нова ѕвезда, но тоа не е така. Но, 40 светлосни години се многу, тоа е МНОГУ, тоа е премногу километри, односно, тоа е монструозно колосално растојание!

Од курсот по физика, позната е третата брзина на бегство - ова е брзината што телото мора да ја има на површината на Земјата за да го надмине Сончевиот систем. Вредноста на оваа брзина е 16,65 км/сек. Конвенционалните орбитални летала полетуваат со брзина од 7,9 км/сек и орбитираат околу Земјата. Во принцип, брзината од 16-20 км/сек е сосема достапна за современите земски технологии, но не повеќе!

Човештвото сè уште не научило да ги забрзува вселенските бродови со брзина од 20 km/s.

Да пресметаме колку години ќе му бидат потребни на еден звезден брод кој лета со брзина од 20 km/s за да помине 40 светлосни години и да стигне до ѕвездата TRAPPIST-1.
Една светлосна година е растојанието што еден зрак светлина го минува во вакуум, а брзината на светлината е приближно 300 илјади км/сек.

Вселенски брод направен од човек лета со брзина од 20 km/s, односно 15.000 пати побавно од брзината на светлината. Таков брод ќе покрие 40 светлосни години во време еднакво на 40*15000=600000 години!

Брод Земја (на сегашното ниво на технологија) ќе стигне до ѕвездата TRAPPIST-1 за околу 600 илјади години! Хомо сапиенсот постои на Земјата (според научниците) само 35-40 илјади години, но овде е дури 600 илјади години!

Во блиска иднина технологијата нема да дозволи луѓето да стигнат до ѕвездата TRAPPIST-1. Дури и надежните мотори (јон, фотон, вселенски едра итн.), кои не постојат во копнената реалност, се проценува дека можат да го забрзаат бродот до брзина од 10.000 км/сек, што значи дека времето на летот до TRAPPIST -1 систем ќе се намали на 120 години. Ова е веќе повеќе или помалку прифатливо време за летање со помош на суспендирана анимација или за неколку генерации имигранти, но денес сите овие мотори се фантастични.

Дури и најблиските ѕвезди се уште се премногу далеку од луѓето, премногу далеку, а да не ги спомнуваме ѕвездите на нашата Галаксија или други галаксии.

Дијаметарот на нашата галаксија Млечен Пат е приближно 100 илјади светлосни години, односно патувањето од крај до крај за модерен брод на Земјата ќе биде 1,5 милијарди години! Науката сугерира дека нашата Земја е стара 4,5 милијарди години, а повеќеклеточниот живот е стар приближно 2 милијарди години. Растојанието до најблиската галаксија до нас - маглината Андромеда - 2,5 милиони светлосни години од Земјата - какви чудовишни растојанија!

Како што можете да видите, од сите живи луѓе, никој никогаш нема да стапне на земјата на планета во близина на друга ѕвезда.

Сигурно, откако слушнав во некој научно-фантастичен акционен филм изразот a la „дваесет до Татуин светлосни години“, многумина поставуваа легитимни прашања. Ќе спомнам некои од нив:

Зарем една година не е време?

Тогаш што е тоа светлосна година?

Колку километри е?

Колку време ќе биде потребно за да се надмине светлосна годинавселенски брод со Земјата?

Решив да ја посветам денешната статија на објаснување на значењето на оваа мерна единица, споредувајќи ја со нашите вообичаени километри и демонстрирајќи ја скалата со која работи. Универзум.

Виртуелен тркач.

Ајде да замислиме човек, прекршувајќи ги сите правила, ита по автопат со брзина од 250 км/ч. За два часа ќе помине 500 км, а за четири – дури 1000. Освен, се разбира, ако не се сруши во процесот ...

Се чини дека ова е брзина! Но, за да ја обиколи целата земјина топка (≈ 40.000 km), на нашиот тркач ќе му треба 40 пати повеќе време. И ова е веќе 4 x 40 = 160 часа. Или речиси цела недела континуирано возење!

На крајот, сепак, нема да кажеме дека поминал 40.000.000 метри. Затоа што мрзеливоста отсекогаш не принудувала да измислуваме и користиме пократки алтернативни мерни единици.

Ограничување.

Од училишниот курс по физика, секој треба да знае дека најбрзиот возач влегува Универзум- светлина. За една секунда, неговиот зрак покрива растојание од приближно 300.000 km и на тој начин ќе ја обиколи земјината топка за 0,134 секунди. Тоа е 4.298.507 пати побрзо од нашиот виртуелен тркач!

Од Земјатадо Месечинатасветлината достигнува во просек 1,25 s, до Сонцетонеговиот зрак ќе достигне за нешто повеќе од 8 минути.

Колосално, нели? Но, постоењето на брзини поголеми од брзината на светлината сè уште не е докажано. Затоа, научниот свет одлучи дека би било логично да се измерат космичките размери во единици што радио бранот (која светлината, особено е) патува во одредени временски интервали.

Растојанија.

Така, светлосна година- ништо повеќе од растојанието што го поминува зрак светлина за една година. На меѓуѕвездени размери, користењето на единици за растојание помали од ова нема многу смисла. А сепак тие се таму. Еве ги нивните приближни вредности:

1 светлосна секунда ≈ 300.000 km;

1 светлосна минута ≈ 18.000.000 km;

1 светлосен час ≈ 1.080.000.000 km;

1 светлосен ден ≈ 26.000.000.000 km;

1 светлосна недела ≈ 181.000.000.000 km;

1 светлосен месец ≈ 790.000.000.000 km.

Сега, за да разберете од каде доаѓаат бројките, да пресметаме на што е еднаква светлосна година.

Има 365 дена во годината, 24 часа во денот, 60 минути во еден час и 60 секунди во минута. Така, една година се состои од 365 x 24 x 60 x 60 = 31.536.000 секунди. За една секунда светлината поминува 300.000 км. Затоа, за една година неговиот зрак ќе помине растојание од 31.536.000 x 300.000 = 9.460.800.000.000 km.

Оваа бројка гласи вака: ДЕВЕТ ТРИЛИОНИ, ЧЕТВИСТИ И ШЕСЕТ МИЛИЈАРДИ И ОСУСТОТИНИ МИЛИОНИкилометри.

Се разбира, точното значење светлосни годинималку поразлично од она што го пресметавме. Но, кога се опишуваат растојанијата до ѕвездите во написите на популарната наука, најголемата точност, во принцип, не е потребна и сто или два милиони километри нема да играат посебна улога овде.

Сега да продолжиме со нашите мисловни експерименти...

Скала.

Да претпоставиме дека е модерно вселенско леталолисја соларниот системсо третата брзина на бегство (≈ 16,7 km/s). Прво светлосна годинаќе го надмине за 18.000 години!

4,36 светлосни годинидо најблискиот ѕвезден систем до нас ( Алфа Кентаури, видете ја сликата на почетокот) ќе надмине за околу 78 илјади години!

Нашиот Галаксија Млечен Пат, со дијаметар од приближно 100.000 светлосни години, ќе премине за 1 милијарда 780 милиони години.

И на големиот најблизок до нас галаксии, вселенско леталоќе пристигне дури по 36 милијарди години...

Ова се питите. Но, во теорија, дури Универзумнастана пред само 16 милијарди години...

И конечно...

Човек може да почне да се восхитува на космичката скала дури и без да оди подалеку соларниот систем, бидејќи самиот е многу голем. Ова беше многу добро и јасно покажано, на пример, од креаторите на проектот Ако беше Месечинатасамо 1 пиксел (Кога Месечината би била само еден пиксел): http://joshworth.com/dev/pixelspace/pixelspace_solarsystem.html.

Со ова, мислам дека ќе ја завршам денешната статија. Мило ми е да ги поздравам сите ваши прашања, коментари и желби во коментарите подолу.

Споделете ги нашите написи!

Светлосна година

За време на истражувањето на нивната планета, на луѓето им биле потребни различни мерки за мерење на растојанија и сегменти. Првично, мерките за должина беа неточни бидејќи различни народи имаа свои методи на мерење. Дури во 1791 година, научниците од Франција воведоа мерка што сè уште се користи денес - метар (од грчки - „мерка“).
Но, на почетокот на дваесеттиот век, луѓето почнаа да го насочуваат своето внимание кон истражување на вселената. И фактот дека Универзумот има неверојатни растојанија, веќе постоечкиот метрички систем се покажа како несоодветен за мерење на толку големи растојанија. Можно е да се измери во километри растојанието од нашата планета до Месечината или до Марс, но ако ги измерите растојанијата до други планети, па дури и ѕвезди, бројот ќе содржи неверојатен број нули.
И тогаш научниците решија да го воведат терминот „светлосни години“.

Колку светлосни години е тоа?

За само една секунда, фотоните на светлината минуваат растојание од 300 илјади километри. Светлосна година е бројот на километри што светлината ги поминува за 12 месеци. Во километри ќе биде - 9,460,730,472,580,8 километри ≈ 9,46 1015.
Се разбира, користењето на терминот „светлосни години“ е попогодно отколку користењето огромни километри. Но, се разбира, постојат приближни вредности:
1 светлосна секунда ≈ 300 илјади километри.
1 светлосна минута ≈ 18 милиони километри.
1 светлосен час ≈ 1.080.000.000 километри.
1 светлосен ден ≈ 26.000.000.000 километри.
1 светлосна недела ≈ 181.000.000.000 километри.
1 светлосен месец ≈ 790.000.000.000 километри.

Колку?

Претпоставуваме дека вселенскиот брод лета со третата брзина на бегство (околу 16,8 километри во секунда), а потоа за 18 илјади години бродот ќе лета една светлосна година. И бродот ќе прелета низ нашата галаксија Млечен Пат, која е во дијаметар околу сто илјади светлосни години, за речиси 2 милијарди години!
Најблиската ѕвезда до Сонцето е Проксима Кентаур. Се наоѓа на растојание од околу четири светлосни години. Ако го пресметате во километри, бројката излегува дека е многу голема.
Но, ако го споредиме растојанието од Проксима Кентаури до најблиската галаксија, маглината Андромеда, ѕвездата се покажува многу блиску, бидејќи Андромеда се наоѓа на два и пол милиони светлосни години од Млечниот Пат. Леталото ќе може да стигне таму за 35 милијарди години.

За што друго се корисни светлосните години?

Користењето светлосни години ни помага да разбереме каде во универзумот можеме да се обидеме да најдеме интелигентни цивилизации. Така научниците одредуваат каде има смисла да се испраќаат радио сигнали, а каде не.
Како функционира: брзината на светлината е еднаква на брзината на радио сигналот и излегува дека испраќањето пораки до каде што ќе стигнат за илјадници, па дури и милијарди години, е сосема бескорисно. Има смисла да се бараат „соседи“ преку испратен сигнал кој ќе трае барем еден човечки живот.

Колку земјини години има во светлосни години?

Основно неточно е верувањето дека овој термин го мери времето. Светлосна година нема никаква врска со земното време и на ниту еден начин не е меѓусебно поврзана со неа. Означува само мерка за растојанијата што светлината ги поминува за 1 година на Земјата.

Галактички скали за растојание

Светлосна година ( Св. Г., ly) е екстра-системска единица за должина еднаква на растојанието поминато од светлината за една година.

Поточно, како што е дефинирано од страна на Меѓународната астрономска унија (IAU), светлосна година е еднаква на растојанието што светлината ја поминува во вакуум, незасегната од гравитационите полиња, во една јулијанска година (еднакво по дефиниција на 365,25 стандардни денови од 86.400 SI секунди или 31.557 600 секунди). Токму оваа дефиниција се препорачува за употреба во популарната научна литература. Во стручната литература, парсеците и множители на единици (кило- и мегапарсеци) обично се користат наместо светлосни години за изразување на големи растојанија.

Претходно (пред 1984 година), светлосна година беше растојанието поминато од светлината во една тропска година, доделено на епохата 1900.0. Новата дефиниција се разликува од старата за приближно 0,002%. Бидејќи оваа единица за растојание не се користи за мерења со висока прецизност, нема практична разлика помеѓу старите и новите дефиниции.

Нумерички вредности

Светлосна година е еднаква на:

9,460,730,472,580,800 метри (приближно 9,46 петаметри)
63.241.077 астрономски единици (AU)
0,306601 парсеци

Поврзани единици

Следниве единици се користат доста ретко, обично само во популарни публикации:

1 светлосна секунда = 299.792.458 km (точно)
1 светлосна минута ≈ 18 милиони км
1 светлосен час ≈ 1079 милиони км
1 светлосен ден ≈ 26 милијарди км
1 светлосна недела ≈ 181 милијарди км
1 светлосен месец ≈ 790 милијарди км

Растојание во светлосни години

Светлосната година е погодна за квалитативно претставување на скалите на растојанието во астрономијата.

Скала	Вредност (Св. години)	Опис
Секунди	4 10 −8	Просечното растојание до е приближно 380.000 км. Ова значи дека на зракот на светлина што се емитува од површината ќе му требаат околу 1,3 секунди за да стигне до површината на Месечината.
минути	1,6·10−5	Една астрономска единица е еднаква на приближно 150 милиони километри. Така, светлината стигнува до Земјата за приближно 500 секунди (8 минути 20 секунди).
Гледајте	0,0006	Просечното растојание од Сонцето е приближно 5 светлосни часа.
Гледајте	0,0016	Уредите на Pioneer и сериите што летаат подалеку, за околу 30 години од лансирањето, се преселиле на растојание од околу сто астрономски единици од Сонцето, а нивното време на одговор на барањата од Земјата е приближно 14 часа.
година	1,6	Внатрешниот раб на хипотетичката се наоѓа на 50.000 а. д од Сонцето, а надворешниот - 100.000 а. д. Ќе треба околу една и пол година за светлината да го помине растојанието од Сонцето до надворешниот раб на облакот.
	2,0	Максималниот радиус на областа на гравитационото влијание на Сонцето („Рид сфери“) е приближно 125.000 АЕ. д.
	4,2	Најблиску до нас (не сметајќи го Сонцето), Проксима Кентаур, се наоѓа на растојание од 4,2 светлосни години. година.
Милениум	26 000	Центарот на нашата галаксија е приближно 26.000 светлосни години од Сонцето.
Милениум	100 000	Дијаметарот на нашиот диск е 100.000 светлосни години.
Милиони години	2,5 10 6	Најблискиот M31 до нас, познатиот, е оддалечен од нас 2,5 милиони светлосни години.
	3,14 10 6	(М33) се наоѓа на оддалеченост од 3,14 милиони светлосни години и е најоддалечениот неподвижен објект видлив со голо око.
	5,8 10 7	Најблиското, јатото Девица, е оддалечено од нас 58 милиони светлосни години.
	Десетици милиони светлосни години	Карактеристичната големина на јата на галаксиите по дијаметар.
	1,5 10 8 - 2,5 10 8	Гравитационата аномалија „Големиот привлекувач“ се наоѓа на оддалеченост од 150-250 милиони светлосни години од нас.
Милијарди години	1.2 10 9	Големиот ѕид на Слоун е една од најголемите формации во светот, неговите димензии се околу 350 Mpc. Ќе бидат потребни околу милијарда години за светлината да патува од крај до крај.
	1,4 10 10	Големината на каузално поврзаниот регион на Универзумот. Се пресметува од староста на Универзумот и максималната брзина на пренос на информации - брзината на светлината.
	4,57 10 10	Придружното растојание од Земјата до работ на набљудуваниот Универзум во која било насока; придружниот радиус на набљудуваниот универзум (во рамките на стандардниот космолошки модел Ламбда-CDM).